JACS：揭示沸石非均匀性及其对催化性能的影响

云深

2026-06-03

全文概要

中国石油大学(华东)覃正兴、同济大学韩璐和大连化物所徐舒涛联合研究团队采用空间分辨化学刻蚀结合多模态、多尺度表征方法，系统揭示了SAPO-34晶体中四种相互关联的非均匀性：缺陷分区、硅分区、共生分区和反应性分区。通过集成高分辨SEM/TEM、结构光照明显微镜（SIM）及多种固体NMR技术（²⁹Si、¹H、¹⁹F、超极化¹²⁹Xe、脉冲场梯度），研究发现了X形硅分布和前所未有的CHA-AEI共生结构。这些耦合的非均匀性共同决定了晶体的抗化学刻蚀能力及甲醇制烯烃（MTO）反应中活性位点的演变，进而调控催化选择性与积碳行为。

本文要点

1. 缺陷分区：NH₄F刻蚀优先发生于富缺陷区域，在SAPO-34晶体侧面形成沙漏状刻蚀坑，揭示晶体内部缺陷呈分区分布，不同亚结构单元结构稳定性差异显著。

2. 硅分区：晶体内部存在X形硅富集区及硅富集外壳。NH₄F处理选择性去除富硅区域，使Brønsted酸位点密度从0.77增至0.89 mmol/g，同时可及酸位点比例由76.6%提升至90%。

3. 共生分区：首次在单个SAPO-34晶体中发现CHA与AEI结构的共生分区，二者被纯CHA单晶区域分隔。共生界面存在晶格取向偏差，可能形成局部扩散屏障。

4. 反应性分区：NH₄F处理后催化剂寿命延长约100%，乙烯选择性提高12.1%。积碳分布由母体晶体的壳层富集转变为处理晶体的沙漏状均匀分布，直接证明微观结构差异决定积碳行为。

文献详情

Jiani Xu, Yang Gao, Quanzheng Deng, et al. Unraveling Zeolite Heterogeneity and Its Impact on Catalysis, J. Am. Chem. Soc. (2026) DOI: 10.1021/jacs.6c05033

全文链接

https://doi.org/10.1021/jacs.6c05033